生物氧化结合臭氧消毒在农村简易自来水处理中的应用
摘要:了解生物氧化结合与臭氧消毒的技术在简单自来水净化处理中的效果。在生物滤池内装有活性瓷球,并结合臭氧消毒技术观察河水处理前后水质变化的情况。观察水质净化的指标有色度、浑浊度、pH、硝酸盐氮、铁、锰、氟化物、砷、汞、镉、铬、铅、细菌总数及总大肠菌群等。结果:河水经净化处理后水的色度、浑浊度、细菌总数及总大肠菌群均有十分明显的下降,所检水质指标符合生活饮用水卫生标准。以生物氧化结合臭氧消毒的技术具有高效、操作简单、占地面积小,投资成本低等特点,可广泛用于简易自来水的净化处理。
关键词:生物氧化 臭氧消毒 河水水质 净化处理
尽管随着社会经济的不断发展,广东省城乡居民自来水的普及率越来越高,但不少偏远农村的人群目前仍未饮上合格的自来水。以广东这些未饮上自来水的农村来说,水源水大多为河水。随着工农业生产的不断发展,农村河水的污染状况越来越严重,河水当中有大量的有机物质,大量的细菌及病毒,同时还含有部分寄生虫卵及化学有害物质。如这种河水不作有效净化处理,就作为当地农民饮用水,将会引起饮用这些河水的农民急慢性疾病患病率的增加,甚至介水传染病的爆发流行。由于偏远的农村距城镇自来水厂的距离远,城镇铺设水管到偏远农村的费用太高,目前不论政府还是农民集资都难以解决这个问题。针对这种情况,深圳市卫生监督所研制了一套工艺流程简单、操作方便、占地面积少,投资不大、净化效果好的净水设备,净水设备的核心技术为生物氧化及臭氧消毒,具体水质净化的技术及净化效果分述如下。
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1 内容与方法
1.1 水质净化处理的工艺流程
生物滤池内有015cm直径大小的活性瓷球,活性瓷球由12%的二氧化硅、40%的三氧化二铝、1.5%的二氧化铁、1%的二氧化钛及适量碳纳米管,在高温下烧结而成。该瓷球具有高密度、超微孔、轻度耐磨擦性以及抗压等特点。活性瓷球填装量约为生物滤池容积的1/3。生物滤池内需要不断供给氧气,在生物滤池旁安装一台空气压缩机,功率为4HP3KW,压力为0.7mpa,每5分钟空气压缩机启动一次,每次持续工作1分钟。生物滤池内气水比例为2∶1,处理的河水在生物滤池中的流速为0.25～0.28吨水/小时。水的消毒考虑到农村难以使用液氯,故水的消毒使用臭氧。在臭氧消毒池旁设有二块臭氧发生器,二块臭氧发生器交替使用工作时每5分钟启动1次,每次工作1分钟,每块臭氧发生器产生的臭氧量为3500mg/h。净水设备所用的管材为无毒的PVC板,板的厚度为12～20mm,以处理7吨/日的河水为例,生物滤池及臭氧消毒池的容积为500×3000×500mm及670×310×500mm。沉淀池可用普通水泥池,池的大小约为每日待处理水容积的10倍,目的让河水沉淀时间长一些,以减少水的浑浊度。清水池可用015吨的不锈钢或塑料桶。净水设备在处理河水过程中所产生的污物由排污管排出,设备反冲的间隔时间视处理前水质而定,一般每2天反冲一次。
1.2 净化水的观察指标及检验方法
检验的项目有色度、浑浊度、pH、硝酸盐氮、铁、锰、氟化物、砷、汞、镉、铬、铅、细菌总数及总大肠菌群。上述指标的检验方法见《生活饮用水标准检验方法》(GB5750-85),评定标准按农村实施《生活饮用水卫生标准准则》进行。
1.3 采样
用上述净水设备对4个不同农村的河水处理前后进行了采样化验,即在生物滤池前与臭氧消毒池后分别取水样。新安装的净水设备需在净化设备正常运行5天后,待生物滤池内生物膜形成后方可取样化验。
2 结果
对4个农村的河水净化处理后分别取样30份进行化验。河水经生物滤池处理前水的色度、浑浊度都很高,既有颜色又很浑浊,但经过生物滤池处理后,水的色度及浑浊度明显下降,已符合农村生活饮用水卫生标准。水质处理前后,t值分别为4.84、5.12,P<0.01。尽管水中铁与锰在净化处理前不高,但净化处理后均有所降低,前后浓度的差异经显著性检验,t值分别为8.05、7.12,P<0.01,这与水中铁、锰经生物滤池氧化及臭氧氧化等因素有关。值得一提的是:河水净化处理前后水中细菌总数及总大肠菌群浓度变化很大,细菌总数由处理前的4800个/ml到净化处理后下降为25个/ml,下降率为99.48%;总大肠菌群由净化前的23800个/L到净化处理后下降为<3个/L,下降率为99.99%;水中细菌总数及总大肠菌群在净化处理前后浓度的差异经显著性检验,t值分别为35.25、54.30,P<0.01。水中细菌总数及大肠菌群的下降与生物滤池处理及臭氧消毒均有关。河水经生物滤池处理后水中浑浊度明显下降,附着在水中颗粒物上的细菌随浑浊度的降低而减少。当然与臭氧的杀菌也分不开。臭氧能氧化细菌的葡萄糖氧化酶、脱氢氧化酶,还可以直接与细菌作用,使细菌物质代谢的氧化还原过程破坏,造成细菌的死亡。其他检验项目如氟化物、砷、汞、镉、铅由于净化处理前浓度低,净化处理后的浓度也低,净化处理前后变化不大,P>0.06。(表1)
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由上述可见,该水质净化处理设备,具有工艺流程简单、净化水质效果好,处理河水7吨/日的设备费约3万元,具有成本低等特点,因此,最适合于偏远地区地表水为水源水的简易自来水的净化处理。
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